黄丰水电站粘土岩开挖和建基面保护施工技术

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1、.....黄丰水电站粘土岩开挖与建基面保护施工技术季洪波翟景科朱新胜孟专红陈以龙摘要本文以黄丰电站厂房和泄洪闸基岩开挖与建基面保护为研究对象，根据粘土岩岩质软弱，强度低，开挖爆破过程中易受到扰动，在水的作用下引起软化、泥化、膨胀、崩解、收缩干裂等工程特性，选用合理的施工方法与合适爆破参数，最大限度避免开挖爆破对基岩的扰动破坏、和有效的建基面保护措施，确保工程质量和进度，并为类似工程粘土岩开挖施工提供参考与借鉴。关键词黄丰水电站粘土岩钻爆建基面保护1工程概况黄丰水电站位于青海省循化县境内的黄河干流上，是黄河上游龙羊峡—刘家峡河段中的第十个梯级。黄丰水电站枢纽工程主体由

2、电站厂房、泄洪闸、土石坝、开关站等建筑物组成。工程主要任务是发电，兼顾下游少量灌溉、供水等综合利用效益。电站总装机容量225MW。黄丰水电站粘土岩开挖范围主要包括泄洪闸、厂房和开关站部位，泄洪闸粘土岩开挖厚度约9m，厂房和开关站部位粘土岩开挖厚度约13.5m。根据设计要求，建筑物基础开挖面验收标准为：泄洪闸地震波速度值为VP≥1800m/s，泄洪闸护坦段地震波速度值为VP≥1500m/s。因此爆破施工前的重点工作是选用合理的施工方法和爆破参数，来有效保护建基面满足设计波速要求。黄丰水电站工程完成粘土岩开挖共计37万m3，自2009年3月开始施工，2009年6月完工。

3、枢纽布置见图1。2工程地质构成坝区各建筑物基础及边坡的岩石均属强度低，易软化，易泥化的岩石。岩性主要为含粉砂质泥岩，其次为含粉砂粘土质石膏岩夹层。此类岩石强度低，开挖爆破过程中易受到扰动，在水的作用下引起软化、泥化、膨胀、崩解、收缩干裂等，因此爆破开挖施工过程中必须采取针对性的开挖保护和处理措施。3爆破设计及爆破试验3.1爆破设计本工程粘土岩开挖深度在5.0～13.5m之间，按照《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范（DL/T5289-2007）》要求，确定采用浅孔梯段爆破方案，既能满足泄洪闸及厂审稿：冯文彬王文彬房结构基础的设计要求，又能做到工程技术可行、施工安

4、全可靠、经济合理。..........开关站土石坝厂房泄洪闸图1黄丰水电站枢纽工程布置图钻孔形式采用垂直孔和倾斜孔两种形式，平地爆破时先采用拉槽爆破，之后开始进行梯段爆破，主要布孔方式为多排孔微差爆破，能够提高爆破效果，有效降低爆破单耗。浅孔梯段高度设计为5m，钻孔直径设计为105mm，保护层开挖设计钻孔直径为45mm；孔深为3.9～6.5m；底盘抵抗线W1=20×0.105=2.1；孔距和排距均取3.0m，堵塞长度1.6～3.2m。根据类似工程经验，本工程单耗初步定为0.35kg/m3左右。3.2爆破安全防护1）质点位移震动速度的参考公式为：K——系数根据岩石性质

5、取值，粘土质粉砂岩取92；Q——延期起爆的最大装药量，根据爆破试验效果最大装药量为18kg；а——地震波衰减系数，与地质条件有关，粘土质粉砂岩取1.17；R为爆源至测点之间的水平距离(m)系数K取92，爆破水平距离取300m代入上式得：V=0.36cm/s..........根据《水利水电工程爆破安全监测规程（DL/T5333-2005）》要求，一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物安全允许振速为2.0～3.0cm/s；钢筋混凝土结构房屋安全允许振速为3.0～5.0cm/s。本工程质点振动速度经过计算为0.36cm/s，处于规程要求的安全允许振速标准以内，不会对工程附近建

6、筑物和民房造成危害。2）警戒安全距离的确定空气冲击波安全距离：RK=25Q1/3=25×181/3=65.5m飞石安全距离：按GB6722-2008规定，深孔爆破飞石距离应不小于200m，现场实际警戒水平距离取300m是安全的。3.3爆破试验爆破开挖试验选在电站厂房进行，桩号为坝下0+010.0～坝下0+070.0、坝左0+040.0～坝左0+70.0。通过三次爆破试验确定本工程采用浅孔梯段爆破方案可行，建基面以上2m范围应采用保护层爆破方案，可以确保建基面不受爆破振动影响。梯段高度根据结构设计体型定为5m左右。保护层厚度设计为2m。根据爆破试验成果分析，本工程浅孔

7、梯段爆破单耗在0.31kg/m3较为合理，既能达到既定的爆破效果，又能有效控制爆破成本，爆破安全方面也能满足各项安全指标要求。保护层爆破开挖单耗比梯段爆破稍高，确定为0.35kg/m3。4粘土岩爆破开挖施工4.1施工规划根据泄洪闸及厂房建筑物结构布置和开挖区域特点，采用分区、分块、分层的开挖方法，施工中具体采用分区、分块、分层见表1。表1石方开挖施工作业区段划分表开挖分区范围主要挖运设备所属区域Ⅰ坝左右0+000.00以右；坝上0-085.00～坝下0+048.50；液压反铲挖装自卸汽车运输泄水闸（含右导墙）坝左右0+000.00以右；坝下0+048.50～坝下